JPS643888B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS643888B2
JPS643888B2 JP23162983A JP23162983A JPS643888B2 JP S643888 B2 JPS643888 B2 JP S643888B2 JP 23162983 A JP23162983 A JP 23162983A JP 23162983 A JP23162983 A JP 23162983A JP S643888 B2 JPS643888 B2 JP S643888B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copolymer
perfluorinated
weight
formula
fluorine
Prior art date
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Expired
Application number
JP23162983A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59115313A (en
Inventor
Chandora Maruhotora Sateitsushu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of JPS59115313A publication Critical patent/JPS59115313A/en
Publication of JPS643888B2 publication Critical patent/JPS643888B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18Monomers containing fluorine
    • C08F214/26Tetrafluoroethene

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は少くとも1種の選択されたフルオロア
ルキルエチレンを共重合した状態で少量含有する
改良粒状ポリテトラフルオロエチレンランダム共
重合体およびそのような共重合体の製造方法に関
するものである。 粒状ポリテトラフルオロエチレン成形用樹脂は
鋳型成形およびラム(ram)押出し加工によるビ
レツト(billet)その他のプラスチツク製品の製
造に使用される。粒状ポリテトラフルオロエチレ
ンはテトラフルオロエチレンを、分散剤を殆どま
たはまつたく使用せず、激しく撹拌して重合させ
沈殿樹脂を作る方法により製造する。この樹脂は
通常“粒状”樹脂と呼ばれ、この方法は“けん濁
重合”と呼ばれる。本件において“粒状”の語が
用いられた場合、それはけん濁重合法により作ら
れた樹脂を定義するものとして用いられている。 ポリテトラフルオロエチレン材料には、ほか
に、当業者間で“微粉”ポリテトラフルオロエチ
レンと呼ばれているものがある。このいわゆる
“澱粉”を作るには“水性分散重合”と呼ばれる
方法が用いられる。この方法では十分な分散剤を
使用して、おだやかに撹拌し、微小なコロイドサ
イズの粒子が水性反応媒体中に分散したものを作
るようにする。この水性分散重合では重合反応
中、樹脂粒子が沈殿(すなわち凝集)するのを妨
げる。分散液そのまゝでも用いられるし、また、
分離工程で分散粒子を凝集させて“微粉”を得る
こともある。 この2種の重合法で、はつきりと異なる製品が
製造される。粒状製品は種々の形に成形すること
ができるが、一方、水性分散法で製造した微粉は
成形することができず、分散被覆(dispersion
coating)により加工するか、または滑剤を加え
てペースト押出しにより加工しなければならな
い。対照的に、粒状樹脂はペースト押出しするこ
とが不可能である。 水性分散重合法により製造したテトラフルオロ
エチレン重合体は一般に、極めて柔軟で変形し易
い微小粒で、粒状重合体と比較して分子量が低い
ため、押し出された樹脂の機械的強度が小さいの
でラム押出し加工には適していない。 粒状製品を得るためのテトラフルオロエチレン
のけん濁重合は一般に、撹拌器系を装着した重合
反応槽を、遊離基(free radical)形成触媒なら
びに任意に緩衝液および任意に小量のフツ素置換
乳化剤を含有する水性媒体で満たして行なわれ
る。空気を除去してテトラフルオロエチレンを反
応槽に供給する。重合反応開始後は、重合圧を一
定に保ちながら重合体の形成量に見合う速度で気
体のテトラフルオロエチレンを供給する。 小量の共重合単量体が存在すると、生成する改
質粒状ポリテトラフルオロエチレン粒子の性質が
変えられることは従来から知られている。たとえ
ば焼結性が改良され、結晶化度が減少する。この
技術に好適な2種の共重合単量体はヘキサフルオ
ロプロピレン、CF3−CF=CF2および過フツ素化
プロピルビニルエーテル CF3CF2CF2−O−CF
=CF2である。このことは英国特許第1116210号
および米国特許第3855191号から明らかである。
しかし、過フツ素化プロピルビニルエーテルを用
いると、生成した粒状共重合体の熔融粘度が比較
的低く、これから成形した大型ビレツト(billet)
は焼結(sintering)中に自重で変形する(たわ
む)傾向がある。より高い熔融粘度を有する粒状
共重合体を製造するのに用い得る共重合体を発見
することが望ましいであろう。 ヘキサフルオロプロピレンの使用もまた、完全
に満足すべきものとは言えない。この共重合単量
体の存在は生成する共重合体の熱安定性をテトラ
フルオロエチレン単一重合体よりも低下させる。
このような不安定性の証拠は米国特許第3855391
号の第1欄29〜30行に示されている。共重合体の
熱的安定性に有意の有害な影響を与えない共重合
単量体を発見することが望ましい。 本発明は少くとも1種の式 Rr−CH=CH2 式中Rfは2〜10個の炭素原子を有するフツ素
置換アルキル基であつて、過フツ素化されている
か、または水素もしくはフツ素以外のハロゲンか
ら選ばれた1個の置換基がRf基の炭素原子に結
合しているものを除いて過フツ素化されているも
のである、 の共重合可能な単量体の重合単位を、生成重合体
の熔融粘度が380℃において約1×108PaS以下に
なることのないような量で含有するテトラフルオ
ロエチレン重合体からなる粒状改質ポリテトラフ
ルオロエチレン重合体を提供するものである。 更に詳細には、本発明によれば、少なくとも
99.5重量%の式 −CF2CF2− で表わされる繰り返えし単位および0.01〜0.5重
量%の式 −CH2CH(Rf)− 式中Rfはフツ素置換された2〜10個の炭素原
子を有するアルキル基であつて、過フツ素化され
ているか、または水素またはフツ素以外のハロゲ
ンから選ばれた1個の置換基がRf基の炭素原子
に結合して存在する以外は過フツ素化されている
ものである、 で表わされる繰り返えし単位を含んで成る共重合
体であつて、380℃における熔融粘度を少なくと
も1×108PaSならしめ且つ該共重合体を熔融加
工不能性ならしめるのに十分に高い分子量を有す
ることを特徴とする改質された粒状ポリテトラフ
ルオロエチレンランダム共重合体が提供される。 本発明の重合体は熔融流動法たとえば熔融押出
しまたは射出成形により加工することが不可能で
あることにより示されるような高分子量のもので
ある。よつて、これらは“熔融加工不能”(non
−melt−fabricable)すなわち熔融物を押出し成
形することが不可能である。これらはテトラフル
オロエチレンけん濁重合法により作られ、したが
つていわゆる粒状テトラフルオロエチレン重合体
である。これらの熔融加工不能性から見て、これ
ら共重合体は一般に380℃で測定して1×108PaS
以上の熔融粘度を有している。このような高い熔
融粘度は共重合単量体の量を低く保つことによつ
て得られる。 すなわち、テトラフルオロエチレン単位に付随
的に存在する重合した共重合単量体単位の量は、
全重合体重量の0.01〜0.5重量%である。共重合
単量体は次の構造式を有する。 Rf−CH=CH2 Rfは、過フツ素化されたF(CF2o−(nは2〜
10の炭素原子の個数を示す整数である。)であつ
てもよく、また、Hまたは他のハロゲン(Cl、
BrもしくはI)、好ましくはClまたはBrである、
フツ素に置き換わつた1個の置換基を除いて過フ
ツ素化されたものであつてもよい。 本発明記載の重合体を製造するのに用いること
のできる共重合単量体の例には次のようにものが
含まれる。CF3−CF2−CH=CH2;CF3
(CF29CH=CH2;CF2H−CF2−CH=CH2
CF2H(CF29−CH=CH2;CF2Br−CF2−CH=
CH2;CF2Br(CF29CH=CH2;CF3−CFH−
CF2−CH=CH2、および類似物質。共重合単量
体の混合物も用い得る。過フツ素化ブチルエチレ
ンCF3−(CF23−CH=CH2が好ましい。 本発明の重合体の製造に用いられる方法は粒状
ポリテトラフルオロエチレンの製造に用いられる
通常のけん濁重合法である。このような重合は数
多くの特許、たとえば米国特許第3245972号およ
び米国特許第3855191号に記載されている。簡潔
に記せば、通常の遊離基型重合開始剤を任意に緩
衝液と、また任意に少量(H2Oを基準にして約
200ppmまで)の乳化剤とともに加えた水を入れ
たオートクレーブにテトラフルオロエチレンを圧
入する。この反応混合物を撹拌して適当な温度お
よび圧力で重合を行なわせる。重合が完了してか
ら重合体を単離して乾燥する。共重合単量体は前
投入(precharge)してもよいが、共重合単量が
テトラフルオロエチレン単量体よりもかなり速く
反応するので、重合体鎖全体にわたつて共重合単
量体単位を小量ずゝ比較的均一に分布させた重合
体を得るためには全重合時間の40〜100%にわた
つて共重合単量体を添加するのが好ましい。した
がつて、共重合単量体は好ましくは重合槽に前投
入し、かつ、その後、重合中に追加分としてか、
または連続投入によつて添加する。あまり多量の
共重合単量が存在するとそれ自身で反応してしま
うので一時に多量の共重合単量体を添加しないこ
とが重要である。 重合温度は通常は50〜120℃であり、開始剤は
過酸化物または過硫酸塩である。過硫酸アンモニ
ウムのような無機過硫酸塩が好ましい。所望なら
ばPHを6〜9に保持する緩衝液を用いてもよい。
加えて、小量(たとえば存在する水を基準にして
100ppmまたは200ppmまで)の分散剤を生成する
重合体粒子の表面積を増加させるために使用して
もよい。重合反応の進行にともなつて重合体粒子
を確実に凝集させるために、十分に撹拌する。 本発明記載の重合体は高い熔融粘度を持つてい
るのでビレツト(billets)の製造に適している。
(ビレツトは裂いてテープまたはシートにするの
に有用である。)本件重合体はまた高い絶縁強度
を示し、電気グレードの切り裂きテープに有用で
ある。荷重変形が小さいのでガスケツト類に有用
である。曲げ強度が高いのでベロー(bellows)
が膜に有用である。また、ガス透過性が低いので
化学系の内張り(lining)および隔膜
(diaphragm)に有用である。 本発明の粒状(けん濁)重合体と共重合単量体
含量のより高いテトラフルオロエチレン共重合体
とは特性の区別をしなければならない。後者は熱
可塑性樹脂に慣習的な押出し法により熔融物を加
工できるほどに十分な共重合単量体を含有してい
る。本発明の粒状けん濁重合体は非改質ポリテト
ラフルオロエチレン自身と同様に、熔融物の押出
し加工ができない型のテトラフルオロエチレン重
合体に属していて、加工するのは特別な成形法を
用いなければならない。 その上、本発明の重合体はけん濁重合によるも
のであるため、分散重合微粉重合体とは異なる形
態を有している。後者の重合体は多量の乳化剤の
存在下に製造され、重合反応終了後も水性媒質中
にコロイド状の分散状態を保つている。これらの
微粉重合体はコロイド分散液から凝集によつて得
られ、また凝集によつて平均粒径0.1乃至0.5μm
のコロイド状一次粒子の集塊(agglomerates)
が形成される。当業者間には公知のことであるが
この重合体はラム押出し法または鋳型焼結加工技
術では、共重合改質剤を含有していたとしても、
成形することができない。 後に記載する実施例で得られた重合体の性質は
下記の方法により測定した。 (1) 共重合単量体含有量の定量 共重合体中の共重合単量体含有量はフーリエ
変換(FT)赤外分光法により定量した。10ミ
リの冷間圧延フイルムを調整し、ニコレツト
(Nicolet)7000FT赤外分光計を用い、分解能
4cm-1でスペクトルを得た。880cm-1の−CH2
−屈折振動(bending)を用い、NMRの分析
値を用いて補正した。880cm-1の吸光度は888cm
-1と880cm-1との吸光度の差を取つて計算した。
過フツ素化ブチルエチレン(PFBE)共重合単
量体については次式により計算した。 PFBE重量% =A880cm-1−(0.000064×t)×100/t×0.97 式中t=厚さ(ミル)、A=吸光度。 (2) 標準比重(SSG) 成形用粉末の標準比重はASTM D1457−69
に従つて標準成形試験片の水排除量によ測定す
る。標準成形部品を作るには、12.0gの成形用
粉末を直径2.86cmのダイで34.48および
6.90MPa(352および70.4Kg/cm2)の圧力で予備
成形し、続いて、予備成形品の焼結工程で、毎
分2℃の速さで300℃から380℃まで加熱し、
380℃に30分間保持し、毎分1℃の速さで295℃
まで冷却し、この温度に25゜分間保持する。そ
の後試験片を室温まで冷却し、比重を測定す
る。 (3) 比表面積(SSA) SSAは“カンタソルブ(Quantasorb)”表面
積分析器で測定した。この測定は反応槽から洗
浄および乾燥直後に得られる粗原料重合体を用
いて行なつた。 (4) 熔融粘度 熔融粘度は380℃に保持した焼結片を引張り
クリープ(tensile creep)を測定して計算す
る。詳細には次のとおりである。12gの成形用
粉末を直径7.6cmの鋳型中で、0.152cmのゴム製
網膜と紙製スペーサーとの間に置く。ついで、
鋳型に徐々に圧力を加えて40.5Kg/cm2の値が得
られるまで昇圧する。この圧力に5分間保持し
たのち、徐々に減圧する。試料円板を鋳型から
取出し、網膜と紙製スペーサーとをはがしたの
ち、380℃で30分間焼結する。ついで、加熱炉
を毎分約1℃の速さで290℃まで冷却して試料
を取出す。下記の寸法のひゞ割れのない矩形細
片を切り取る。巾0.152乃至0.165cm、厚さ0.152
乃至0.165cm、長さ少なくとも6cm。寸法は正
確にはかり、断面積を計算する。試験細片の両
端を銀被覆銅線を用いて石英棒に巻きつける。
巻きつけ部の間隔は4.0cmである。この石英棒
−試料組立て品を円柱状加熱炉に入れ、長さ4
cmの試験片を380±2℃の温度に加熱する。つ
いで、下端の石英棒におもりをつけて、試料細
片にかゝる全重量が約17gになるようにする。
伸び対時間の測定値を得て100乃至130分の間隔
でクリープ曲線の最良の平均値を測定する。つ
いで見かけの熔融粘度を次の関係から計算す
る。 ηapp=(WLtg)/3(dLt/dt)AT 式中、 ηapp=(見かけの)剪断熔融粘度、単位ポイズ W=試料の引張り負荷、g Lt=試料の長さ(380℃における)、cm(4.32
cm) g=重力定数、980cm/sec2 (dLt/dt)=負荷下における試料の伸び速度 =伸び対時間曲線の勾配、cm/
sec AT=試料の断面積(380℃における)、cm2 断面積は380℃において室温等の値の37%増
加する。 (5) 絶縁強度 絶縁強度は、140gの粉末を直径5.6cmの鋳型
に入れて成形し、290℃から380℃まで毎分6℃
で加熱して380℃で3 1/2時間焼結し、380℃か
ら290℃まで毎分1℃で冷却したもので測定し
た。測定はベツクマンPA5型AC絶縁強度試験
器を用いて5−mlテープで行なつた。 (6) TGA TGAはデユポン951TGA分析器を用いて測
定した。重量損失は定温での2時間値および4
時間値を測定した。(負の重量損失は実際には
重量増を示す。) (7) 引張り強度および伸び 引張り強度および伸びはASTM−D−1457
−69に従つて測定した。 実施例 実施例 1 38のポリケトル(polykettle)容器に21.8Kg
の脱鉱物質水(demineralized water)、0.30g
(13.8ppm)の過フツ素化オクタノン酸アンモニ
ウム(APFC)分散剤、および3.0gの過硫酸ア
ンモニウム(APS)開始剤を装入した。容器の
内容物を65℃に加熱して脱気した。容器を2枚羽
根、45゜傾斜の撹拌器を用いて600RPMで撹拌し
た。1mlの過フツ素化ブチルエチレン(PFBE)
を注射器を用いて反応容器に注入した。ついで、
テトラフルオロエチレン(TFE)を反応容器に、
圧力が1.72×106Paになるまで添加した。重合開
始剤が圧力降下により確認されてから、TFEを
加えて圧力を1.72×106Paに保ち、追加の8mlの
PFBEをマイクロフイーダー(microfeeder)を
用いて毎分0.1mlの速さで、すなわち80分を要し
て、連続的に添加した。所望量のTFEを添加し
たのち供給を停止し、5.5×104Paの圧力に降下す
るまで混合物を反応させた。全重合時間は95分で
あつた。従つて、全重合時間に対するPFBEの連
続供給時間の割合は84%であつた。8.2KgのTFE
が重合した。ガス抜きして真空にしたのち、窒素
を用いて反応容器の圧力を大気圧にもどし、内容
物を50℃以下に冷却した。重合体を反応容器から
とり出し、粘着物を分離した。重合体は平均粒径
0.03mm以下に切断した。 重合体の諸特性は表1に示した。 実施例 2〜5 下記成分量を用いて実施例1を繰りかえした。
重合体の諸物性は表1に示した。
The present invention relates to improved particulate polytetrafluoroethylene random copolymers containing small amounts of at least one selected fluoroalkylethylene in copolymerized form and to methods for making such copolymers. Granular polytetrafluoroethylene molding resins are used in the manufacture of billets and other plastic products by molding and ram extrusion. Granular polytetrafluoroethylene is produced by a method in which tetrafluoroethylene is polymerized with little or no dispersant and vigorous stirring to form a precipitated resin. This resin is commonly referred to as a "granular" resin, and the process is called "suspension polymerization." When the word "granular" is used in this case, it is used to define a resin made by suspension polymerization. Another type of polytetrafluoroethylene material is what those skilled in the art refer to as "fine powder" polytetrafluoroethylene. To make this so-called "starch", a method called "aqueous dispersion polymerization" is used. This method uses sufficient dispersant and gentle agitation to create a dispersion of fine colloidal sized particles in the aqueous reaction medium. This aqueous dispersion polymerization prevents resin particles from settling (ie, agglomerating) during the polymerization reaction. The dispersion can be used as is, or
In the separation process, dispersed particles may be agglomerated to obtain "fine powder." These two polymerization methods produce different products. Granular products can be molded into various shapes, whereas fine powders produced by aqueous dispersion cannot be molded and are coated with dispersion.
coating) or paste extrusion with the addition of a lubricant. In contrast, granular resins cannot be paste extruded. Tetrafluoroethylene polymers produced by aqueous dispersion polymerization are generally very flexible and easily deformable, and have a lower molecular weight than granular polymers, so the mechanical strength of the extruded resin is low. Not suitable for processing. Suspension polymerization of tetrafluoroethylene to obtain granular products generally involves using a polymerization reactor equipped with a stirrer system with a free radical-forming catalyst and optionally a buffer and optionally a small amount of a fluorinated emulsifier. It is carried out by filling it with an aqueous medium containing. Air is removed and tetrafluoroethylene is fed into the reaction vessel. After the start of the polymerization reaction, gaseous tetrafluoroethylene is supplied at a rate commensurate with the amount of polymer formed while keeping the polymerization pressure constant. It has long been known that the presence of small amounts of copolymerized monomers alters the properties of the resulting modified particulate polytetrafluoroethylene particles. For example, sinterability is improved and crystallinity is reduced. Two comonomers suitable for this technique are hexafluoropropylene, CF3 -CF= CF2 and perfluorinated propyl vinyl ether CF3CF2CF2 - O -CF
= CF 2 . This is clear from UK Patent No. 1,116,210 and US Pat. No. 3,855,191.
However, when perfluorinated propyl vinyl ether is used, the melt viscosity of the resulting particulate copolymer is relatively low, and large billets formed from it are
tends to deform (deflect) under its own weight during sintering. It would be desirable to discover copolymers that can be used to make particulate copolymers with higher melt viscosities. The use of hexafluoropropylene is also not entirely satisfactory. The presence of this comonomer reduces the thermal stability of the resulting copolymer compared to that of a tetrafluoroethylene homopolymer.
Evidence of such instability is found in U.S. Patent No. 3,855,391.
No. 1, column 1, lines 29-30. It is desirable to find comonomers that do not have a significant detrimental effect on the thermal stability of the copolymer. The present invention provides at least one formula Rr-CH=CH 2 in which Rf is a fluorine-substituted alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, and is perfluorinated or hydrogen or fluorine. A polymerized unit of a copolymerizable monomer of which is perfluorinated except for those in which one substituent selected from halogens other than halogen is bonded to the carbon atom of the Rf group. , to provide a granular modified polytetrafluoroethylene polymer comprising a tetrafluoroethylene polymer in an amount such that the melt viscosity of the resulting polymer does not become less than about 1×10 8 PaS at 380°C. be. More particularly, according to the invention, at least
99.5% by weight of the repeating unit represented by the formula -CF 2 CF 2 - and 0.01 to 0.5% by weight of the formula -CH 2 CH (Rf) - where Rf is 2 to 10 fluorine-substituted carbons An alkyl group having an atom, which is perfluorinated or perfluorinated, except that one substituent selected from hydrogen or a halogen other than fluorine is present bonded to a carbon atom of the Rf group. A copolymer comprising a repeating unit represented by A modified particulate polytetrafluoroethylene random copolymer is provided which is characterized in that it has a molecular weight sufficiently high to render it impregnable. The polymers of this invention are of high molecular weight as indicated by their inability to be processed by melt flow methods such as melt extrusion or injection molding. Therefore, these are “non-melt processable” (non-melt processable).
-melt-fabricable), i.e. it is not possible to extrude the melt. These are made by the tetrafluoroethylene suspension polymerization method and are therefore so-called granular tetrafluoroethylene polymers. In view of their inability to melt process, these copolymers generally have a
It has a melt viscosity of at least 100%. Such high melt viscosities are obtained by keeping the amount of comonomer low. That is, the amount of polymerized comonomer units incidentally present in the tetrafluoroethylene units is
It is 0.01-0.5% by weight of the total polymer weight. The comonomer has the following structural formula. R f −CH=CH 2 R f is perfluorinated F(CF 2 ) o − (n is 2 to
It is an integer indicating the number of carbon atoms in 10. ), and may also be H or other halogens (Cl,
Br or I), preferably Cl or Br,
It may be perfluorinated except for one substituent replacing fluorine. Examples of comonomers that can be used to make the polymers of this invention include the following: CF 3 −CF 2 −CH=CH 2 ; CF 3
(CF 2 ) 9 CH=CH 2 ; CF 2 H−CF 2 −CH=CH 2 ;
CF 2 H (CF 2 ) 9 −CH=CH 2 ; CF 2 Br−CF 2 −CH=
CH 2 ; CF 2 Br (CF 2 ) 9 CH=CH 2 ; CF 3 −CFH−
CF2 -CH= CH2 , and similar substances. Mixtures of comonomers may also be used. Perfluorinated butylethylene CF3- ( CF2 ) 3 -CH= CH2 is preferred. The method used to produce the polymer of the present invention is the usual suspension polymerization method used to produce granular polytetrafluoroethylene. Such polymerizations are described in numerous patents, such as US Pat. No. 3,245,972 and US Pat. No. 3,855,191. Briefly, a conventional free-radical polymerization initiator is optionally mixed with a buffer and optionally in a small amount (approximately
Tetrafluoroethylene is forced into an autoclave containing water along with an emulsifier (up to 200 ppm). The reaction mixture is stirred at appropriate temperature and pressure to effect polymerization. After the polymerization is complete, the polymer is isolated and dried. The comonomer may be precharged, but since the comonomer reacts much faster than the tetrafluoroethylene monomer, the comonomer units may be precharged throughout the polymer chain. In order to obtain a relatively uniformly distributed polymer in small amounts, it is preferred to add the comonomer over a period of 40 to 100% of the total polymerization time. Therefore, the copolymerizable monomer is preferably pre-charged into the polymerization tank, and then added during the polymerization, or
Or add by continuous addition. If too much comonomer is present, it will react by itself, so it is important not to add too much comonomer at once. The polymerization temperature is usually 50-120°C and the initiator is a peroxide or persulfate. Inorganic persulfates such as ammonium persulfate are preferred. Buffers that maintain the pH between 6 and 9 may be used if desired.
In addition, small amounts (e.g. relative to the water present)
(up to 100 ppm or 200 ppm) may be used to increase the surface area of the polymer particles producing dispersants. Stir thoroughly to ensure agglomeration of the polymer particles as the polymerization reaction progresses. The polymers according to the invention have a high melt viscosity and are therefore suitable for the production of billets.
(The billets are useful for tearing into tapes or sheets.) The polymers also exhibit high dielectric strength, making them useful in electrical grade tear tapes. It is useful for gaskets because the deformation under load is small. Bellows because of their high bending strength
is useful for membranes. It also has low gas permeability, making it useful in chemical linings and diaphragms. A distinction must be made in properties between the granular (suspended) polymers of the present invention and tetrafluoroethylene copolymers with higher comonomer content. The latter contain sufficient comonomer to enable the melt to be processed by extrusion methods customary for thermoplastics. The granular suspension polymer of the present invention, like unmodified polytetrafluoroethylene itself, belongs to the class of tetrafluoroethylene polymers that cannot be processed by melt extrusion, and can only be processed using special molding methods. There must be. Furthermore, since the polymer of the present invention is produced by suspension polymerization, it has a morphology different from that of a fine powder polymer obtained by dispersion polymerization. The latter polymers are produced in the presence of large amounts of emulsifiers and remain colloidally dispersed in the aqueous medium even after the polymerization reaction is complete. These finely divided polymers are obtained from a colloidal dispersion by agglomeration, and have an average particle size of 0.1 to 0.5 μm by aggregation.
agglomerates of colloidal primary particles of
is formed. As is known to those skilled in the art, this polymer can be processed by ram extrusion or mold sintering techniques, even if it contains copolymerized modifiers.
Cannot be molded. The properties of the polymers obtained in the Examples described later were measured by the following methods. (1) Quantification of copolymerization monomer content The copolymerization monomer content in the copolymer was quantified by Fourier transform (FT) infrared spectroscopy. A 10 mm cold rolled film was prepared and spectra were obtained using a Nicolet 7000FT infrared spectrometer at a resolution of 4 cm -1 . 880cm -1 −CH 2
-Using refraction vibration (bending), correction was made using NMR analysis values. The absorbance of 880cm -1 is 888cm
It was calculated by taking the difference in absorbance between -1 and 880 cm -1 .
Perfluorinated butyl ethylene (PFBE) comonomer was calculated using the following formula. PFBE weight % = A880cm -1 - (0.000064 x t) x 100/t x 0.97 where t = thickness (mils), A = absorbance. (2) Standard specific gravity (SSG) The standard specific gravity of molding powder is ASTM D1457-69.
Measure the amount of water removed from a standard molded test piece according to the following. To make a standard molded part, 12.0 g of molding powder is 34.48 and
Preforming at a pressure of 6.90 MPa (352 and 70.4 Kg/cm 2 ) followed by heating from 300°C to 380°C at a rate of 2°C per minute in a sintering process of the preform,
Hold at 380℃ for 30 minutes, then increase to 295℃ at a rate of 1℃ per minute.
Cool to temperature and hold at this temperature for 25°. Thereafter, the test piece is cooled to room temperature and its specific gravity is measured. (3) Specific surface area (SSA) SSA was measured with a “Quantasorb” surface area analyzer. This measurement was carried out using the crude raw material polymer obtained immediately after washing and drying from the reaction tank. (4) Melt viscosity Melt viscosity is calculated by measuring the tensile creep of a sintered piece held at 380°C. The details are as follows. 12 g of molding powder is placed between a 0.152 cm rubber retina and a paper spacer in a 7.6 cm diameter mold. Then,
Pressure is gradually applied to the mold until a value of 40.5 Kg/cm 2 is obtained. After maintaining this pressure for 5 minutes, the pressure is gradually reduced. The sample disk is removed from the mold, the retina and paper spacer are peeled off, and then sintered at 380° C. for 30 minutes. Next, the heating furnace is cooled down to 290°C at a rate of about 1°C per minute, and the sample is taken out. Cut a crack-free rectangular strip of the dimensions shown below. Width 0.152 to 0.165cm, thickness 0.152
0.165cm to at least 6cm long. Measure the dimensions accurately and calculate the cross-sectional area. Both ends of the test strip are wrapped around a quartz rod using silver coated copper wire.
The interval between the wrapped parts is 4.0 cm. This quartz rod-sample assembly was placed in a cylindrical heating furnace with a length of 4
A cm specimen is heated to a temperature of 380±2°C. Then, attach a weight to the quartz rod at the lower end so that the total weight of the sample strip is about 17 g.
Measurements of elongation versus time are obtained and the best average value of the creep curve is determined at intervals of 100 to 130 minutes. Then, the apparent melt viscosity is calculated from the following relationship. ηapp = (WL tg ) / 3 (dL t /dt) A T where ηapp = (apparent) shear melt viscosity, unit poise W = tensile load of the sample, g L t = length of the sample (at 380°C ), cm (4.32
cm) g = gravitational constant, 980 cm/sec 2 (dL t /d t ) = elongation rate of the sample under load = slope of the elongation versus time curve, cm/
sec A T = cross-sectional area of the sample (at 380°C), cm 2 The cross-sectional area increases by 37% at 380°C of the value at room temperature, etc. (5) Insulating strength Insulating strength is determined by molding 140g of powder into a mold with a diameter of 5.6cm, and heating at 6°C per minute from 290°C to 380°C.
It was heated at 380°C for 3 1/2 hours, and then cooled from 380°C to 290°C at a rate of 1°C per minute. Measurements were made on 5-ml tape using a Beckman Model PA5 AC Dielectric Strength Tester. (6) TGA TGA was measured using a DuPont 951TGA analyzer. Weight loss is the 2 hour value at constant temperature and 4
Time values were measured. (A negative weight loss actually indicates a weight gain.) (7) Tensile Strength and Elongation Tensile strength and elongation are ASTM-D-1457
-69. Examples Example 1 21.8Kg in 38 polykettle containers
demineralized water, 0.30g
(13.8 ppm) of ammonium perfluorinated octanonate (APFC) dispersant, and 3.0 g of ammonium persulfate (APS) initiator. The contents of the vessel were heated to 65°C and degassed. The vessel was stirred at 600 RPM using a two-bladed, 45° tilted stirrer. 1 ml perfluorinated butyl ethylene (PFBE)
was injected into the reaction vessel using a syringe. Then,
Tetrafluoroethylene (TFE) is placed in the reaction vessel.
It was added until the pressure reached 1.72×10 6 Pa. Once the polymerization initiator is confirmed by pressure drop, add TFE to maintain the pressure at 1.72×10 6 Pa and add an additional 8 ml.
PFBE was added continuously using a microfeeder at a rate of 0.1 ml per minute, ie over a period of 80 minutes. After adding the desired amount of TFE, the feed was stopped and the mixture was allowed to react until the pressure dropped to 5.5×10 4 Pa. The total polymerization time was 95 minutes. Therefore, the ratio of the continuous feeding time of PFBE to the total polymerization time was 84%. 8.2Kg TFE
was polymerized. After degassing and creating a vacuum, the pressure in the reaction vessel was returned to atmospheric pressure using nitrogen, and the contents were cooled to below 50°C. The polymer was removed from the reaction vessel and the sticky material was separated. Polymer has an average particle size
Cut to 0.03mm or less. Various properties of the polymer are shown in Table 1. Examples 2-5 Example 1 was repeated using the following ingredient amounts.
The physical properties of the polymer are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 比較例 A 実施例1記載の共重合体の性質をテトラフルオ
ロエチレンと過フツ素化プロピルビニルエーテル
(PPVE)とから調製した共重合体と比較した。
この比較例の共重合体は実施例1記載の共重合の
調製に用いた方法に従つて調製した。成分その他
の関連する製法データは次のとおりであつた。 APFC、g 0.3 APS、g 0.65 PPVE、前投入量、M1 0.5 PPVE、連続供給量、M1 10 マイクロフイーダー速度、ml/分 0.1 TFE、反応量、Kg 7.7 反応時間、分 140 このPPVE改質テトラフルオロエチレン共重合
体の物性データは実施例1の共重合体のそれと次
のように比較される。
Table Comparative Example A The properties of the copolymer described in Example 1 were compared with a copolymer prepared from tetrafluoroethylene and perfluorinated propyl vinyl ether (PPVE).
This comparative copolymer was prepared according to the method used to prepare the copolymer described in Example 1. Ingredients and other related manufacturing method data were as follows. APFC, g 0.3 APS, g 0.65 PPVE, pre-feed amount, M1 0.5 PPVE, continuous feed amount, M1 10 Microfeeder speed, ml/min 0.1 TFE, reaction amount, Kg 7.7 Reaction time, min 140 This PPVE modified tetrafluoro The physical property data of the ethylene copolymer are compared with that of the copolymer of Example 1 as follows.

【表】 このデータからPPVE改質重合体(比較例)
が、SSGが実質的に同等であるにもかゝわらず、
実施例1のPFBE改質樹脂より熔融粘度が低いこ
とが見られる。高い熔融粘度は、重いビレツトが
焼結温度で形状を保持するために、成形用樹脂に
とつては望ましいことである。 比較例 B APS0.70g、C−8 0.30g、ヘキサフルオロ
プロピレン(HFP)前投入のみ13gを使用し、
かつ、温度を60℃とした以外は実施例1の方法に
従つてテトラフルオロエチレンとHFPとを反応
させ、共重合体を調製した。共重合体中の共重合
したHFPの量比は0.07重量%であつた。HFP改
質共重合体を熱安定性について実施例2の共重合
体と比較した結果は次のとおりであつた。
[Table] Based on this data, PPVE modified polymer (comparative example)
However, even though SSG is substantially equivalent,
It can be seen that the melt viscosity is lower than that of the PFBE modified resin of Example 1. High melt viscosity is desirable for molding resins so that the heavy billet retains its shape at sintering temperatures. Comparative example B: 0.70g of APS, 0.30g of C-8, 13g of hexafluoropropylene (HFP) pre-injection,
A copolymer was prepared by reacting tetrafluoroethylene with HFP according to the method of Example 1 except that the temperature was 60°C. The amount ratio of copolymerized HFP in the copolymer was 0.07% by weight. The thermal stability of the HFP-modified copolymer was compared with the copolymer of Example 2, and the results were as follows.

【表】 TIIが低いことは安定性が良好であることを意
味する。したがつて、本発明記載のPFBE改質共
重合体が熱的により安定であることがわかる。 比較例 C 実施例1記載の重合体の直径5.6cmの円板状成
形品(160g)と、比較例A(PPVEと同様の、
たゞし、処方を変えてPPVEを前投入のみとして
生産スケールの量で調製した重合体(mv=1.6×
108PaS)からの試料とを空気中で、どちらの成
形品も円板の上を4.8Kgの重量で覆つて、380℃で
5時間焼結した。焼結した成形品は次のような寸
法であつた。 実施例1 比較例A類似試料 平均厚さ、cm 3.1 2.7 上端直径、cm 5.5 5.8 下端直径、cm 5.6 5.7 実施例1の成形品は外見が正常であつたが、比
較例の成形品はかなりひずんでいた。比較例の厚
さ(2.7cm)は、正常ならば焼結中に増加するは
ずであるのに、焼結前(2.85cm)よりも減少して
いた。直径は(5.7〜5.8cm)は正常ならば焼結中
に収縮するはずであるのに焼結前(5.7cm)より
も、全般的に増大していた。
[Table] A low TII means good stability. Therefore, it can be seen that the PFBE modified copolymers according to the present invention are thermally more stable. Comparative Example C A disc-shaped molded product (160 g) with a diameter of 5.6 cm of the polymer described in Example 1 and Comparative Example A (same as PPVE,
However, the polymer was prepared in a production scale amount by changing the formulation and only pre-dosing PPVE (mv=1.6×
Samples from 10 8 PaS) were sintered in air at 380° C. for 5 hours with both molded parts covered with a weight of 4.8 kg on a disk. The sintered molded product had the following dimensions. Example 1 Comparative Example A Similar Sample Average thickness, cm 3.1 2.7 Top diameter, cm 5.5 5.8 Bottom diameter, cm 5.6 5.7 The molded product of Example 1 had a normal appearance, but the molded product of Comparative Example was considerably distorted. It was. The thickness of the comparative example (2.7 cm), which should normally increase during sintering, was smaller than before sintering (2.85 cm). Although the diameter (5.7-5.8 cm) should normally shrink during sintering, it was generally larger than before sintering (5.7 cm).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも99.5重量%の式 −CF2CF2− で表わされる繰り返えし単位および0.01〜0.5重
量%の式 −CH2CH(Rf)− 式中Rfはフツ素置換された2〜10個の炭素原
子を有するアルキル基であつて、過フツ素化され
ているか、または水素またはフツ素以外のハロゲ
ンから選ばれた1個の置換基がRf基の炭素原子
に結合して存在する以外は過フツ素化されている
ものである、 で表わされる繰り返えし単位を含んで成る共重合
体であつて、380℃における熔融粘度を少なくと
も1×108PaSならしめ且つ該共重合体を熔融加
工不能性ならしめるのに十分に高い分子量を有す
ることを特徴とする改質された粒状ポリテトラフ
ルオロエチレンランダム共重合体。 2 Rfが過フツ素化されているものである特許
請求の範囲第1項記載の共重合体。 3 Rfが過フツ素化ブチル基である特許請求の
範囲第2項記載の共重合体。 4 少なくとも99.5重量%の式 −CF2CF2− で表わされる繰り返えし単位および0.01〜0.5重
量%の式 −CH2CH(Rf)− 式中Rfはフツ素置換された2〜10個の炭素原
子を有するアルキル基であつて、過フツ素化され
ているか、または水素またはフツ素以外のハロゲ
ンから選ばれた1個の置換基がRf基の炭素原子
に結合して存在する以外は過フツ素化されている
ものである、 で表わされる繰り返えし単位を含んで成る共重合
体であつて、380℃における熔融粘度を少なくと
も1×108PaSならしめ且つ該共重合体を熔融加
工不能性ならしめるのに十分に高い分子量を有す
る改質された粒状ポリテトラフルオロエチレンラ
ンダム共重合体を製造するにあたり、(1)テトラフ
ルオロエチレンと式 Rf−CH=CH2 式中Rfは上記と同じである、 で表わされる少なくとも一つの共単量体とをけん
濁重合させ、(2)全重合時間の40〜100%にわたり
上記共単量体を添加することを特徴とする方法。
[Claims] 1 At least 99.5% by weight of repeating units of the formula -CF 2 CF 2 - and 0.01 to 0.5% by weight of the formula -CH 2 CH (Rf) - in which Rf is fluorine substituted an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, which is perfluorinated or has one substituent selected from hydrogen or a halogen other than fluorine attached to a carbon atom of the Rf group. A copolymer comprising a repeating unit represented by, which is perfluorinated except for the presence of fluorine, having a melt viscosity of at least 1×10 8 PaS at 380°C. A modified particulate polytetrafluoroethylene random copolymer characterized in that the copolymer has a sufficiently high molecular weight to render the copolymer non-melt processable. 2. The copolymer according to claim 1, wherein Rf is perfluorinated. 3. The copolymer according to claim 2, wherein Rf is a perfluorinated butyl group. 4 At least 99.5% by weight of the repeating unit of the formula -CF 2 CF 2 - and 0.01 to 0.5% by weight of the formula -CH 2 CH (Rf) - where Rf is 2 to 10 fluorine-substituted units an alkyl group having carbon atoms of A perfluorinated copolymer comprising a repeating unit represented by: In preparing a modified particulate polytetrafluoroethylene random copolymer having a molecular weight sufficiently high to render it non-melt processable, (1) tetrafluoroethylene and the formula Rf-CH=CH, where Rf is A method characterized by carrying out suspension polymerization with at least one comonomer represented by the following, which is the same as above, and (2) adding the above comonomer for 40 to 100% of the total polymerization time.
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